JP2014133050A

JP2014133050A - 植毛ローラ

Info

Publication number: JP2014133050A
Application number: JP2013003955A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Ohara; 康之大原; Hidetaka Yamauchi; 秀隆山内; Hirohide Goto; 博英後藤; Saho Maekoshi; 小芳前越
Original assignee: Tsuchiya TSCO Co Ltd
Current assignee: Tsuchiya TSCO Co Ltd
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-24

Abstract

【課題】植毛された繊維の毛倒れや変形を抑制し、安価に製造することができる植毛ローラを提供する。
【解決手段】横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面形状の繊維が、芯材１１の外周表面に静電植毛され、静電植毛された前記繊維同士の少なくとも一部が、互いに絡み合う状態で植設された植毛ローラ１０であり、導電性または半導電性である繊維の繊維長が、０．５ｍｍないし３ｍｍの範囲、繊維太さが、０．３デニールないし６デニールの範囲である。芯材と繊維の間には弾性体２２を備え、弾性体の厚みが繊維長の２倍以上で、かつ弾性体の２５％圧縮荷重が２×１０^４Ｐａ以下である。
【選択図】図６

Description

本発明は、植毛ローラに関する。

被帯電体に当接し帯電させる接触帯電部材であって、導電性基体上に導電性弾性層および導電性帯電層をこの順に有する接触帯電部材において、該帯電層が静電植毛体である接触帯電部材が用いられている（特許文献１）。
また、多数の毛が回転中心の周りに設けられた円柱状の回転ブラシの製造方法において、
軸心周りに設けられた発泡弾性部材の外周表面を平滑部材により被覆する表面被覆工程と、
平滑部材の表面に、多数の毛を静電植毛する静電植毛工程とを含む回転ブラシの製造方法も知られている（特許文献２）

特開平８−２７２１８８号公報特開２００５−２８４１０４号公報

本発明は、植毛された繊維の毛倒れや変形を抑制し、安価に製造することができる植毛ローラを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１記載の植毛ローラは、
横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面形状の繊維が芯材の外周表面に静電植毛され、静電植毛された前記繊維同士の少なくとも一部が互いに絡み合う状態で植設された、
ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の植毛ローラにおいて、
前記繊維の横断面における凹部の内幅が凸部の外幅より大きい、
ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の植毛ローラにおいて、
前記芯材と前記繊維の間に弾性体を備え、前記弾性体の厚みが前記繊維長の２倍以上で、かつ前記弾性体の２５％圧縮荷重が２×１０^４Ｐａ以下である、
ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の植毛ローラにおいて、
前記弾性体が、発泡体またはゲル状体である、
ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の植毛ローラにおいて、
前記繊維長が、０．５ｍｍないし３ｍｍの範囲である、
ことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の植毛ローラにおいて、
前記繊維太さが、０．３デニールないし６デニールの範囲である、
ことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の植毛ローラにおいて、
前記繊維が、導電性または半導電性である、
ことを特徴とする。

本発明によれば、安価に製造することができ、植毛された繊維の毛倒れや変形を抑制することができる。

（ａ）は植毛ローラ１の構成を説明するための縦断面図、（ｂ）は芯材１１上にパイル糸１３を植設したブラシ毛１２の拡大断面模式図である。（ａ）、（ｂ）はブラシ毛１２を構成する個々のパイル糸１３の横断面の一例及び異形率の算出方法を示す断面模式図である。（ａ）、（ｂ）は複数の凸部１３ａ及び凹部１３ｂからなる異形の横断面形状を有するブラシ毛１２の断面模式図、（ｃ）は円形断面形状を有する比較例のブラシ毛の横断面形状を示す断面模式図である。（ａ）はパイル糸１３同士の複数の凸部１３ａと凹部１３ｂとが絡み合った状態で植設されたブラシ毛１２の変形状態、（ｂ）は円形断面形状を有する比較例のパイル糸２３０の変形状態を説明する模式図である。植毛ローラ１が用いられる一例としての画像形成装置１００の画像形成部を示す断面模式図である。（ａ）は第２実施形態に係る植毛ローラ１０の構成を説明するための縦断面図、（ｂ）は弾性体２２上にパイル糸１３を植設したブラシ毛１２の拡大断面模式図である。（ａ）は、比較例の植毛ローラ２００の構成を説明するための縦断面図、（ｂ）は芯材２１０上にパイル糸２３０を植設したブラシ毛２２０の拡大断面模式図である。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

「第１実施形態」
（１）植毛ローラの構成
図１（ａ）は、本実施形態に係る植毛ローラ１の構成を説明するための縦断面図、図１（ｂ）は芯材１１上にパイル糸１３を植設したブラシ毛１２の拡大断面模式図である。
植毛ローラ１は、芯材１１、芯材１１の外周表面に静電植毛されたブラシ毛１２によって構成されている。

（１．１）芯材
芯材１１は、円筒形状のシャフトであり、芯材１１に用いる材料としては、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、ＳＵＭ（快削鋼）等の金属が使用できる。
芯材１１の表面には、ブラシ毛１２を構成する繊維としてのパイル糸１３を固定するために、アクリルなどのエマルジョン系または溶剤系の接着剤（ＡＤ）が塗布されている。エマルジョン系接着剤は耐水性、耐溶剤性、耐侯性に優れ、水溶性接着剤であるために取扱いが容易である。溶剤系接着剤にはウレタン系やエポキシ系が挙げられ、耐久性に優れている。尚、芯材１１が金属で導電性があるために、接着剤は導電性であっても、ウレタン系やエポキシ系接着剤のように非導電性であっても良い。

（１．２）パイル糸の断面形状
図２（ａ）、（ｂ）はブラシ毛１２を構成する個々のパイル糸１３の横断面の一例を示す断面模式図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ブラシ毛１２を構成する個々のパイル糸１３の横断面は、異形率１．５以上の凹凸状の異形断面形状である。
異形率は図２（ａ）、（ｂ）に示すように、パイル糸１３一本の横断面における凸部の外接円の直径をＤ２、凹部の内接円の直径をＤ１としたときに、（１）式で表すことができる。
異形率＝Ｄ２／Ｄ１・・・（１）

異形率は、パイル糸１３の断面を光学式顕微鏡、もしくは電子顕微鏡で断面写真として撮影し、パイル糸一本の断面における外周長Ｓを求める。
そして、そのパイル糸１３の断面の重心を通る直線を多数引いたときに該断面の周によって切り取られた線分の長さの最大値と最小値の平均の１／２を外周仮想半径Ｒ２（Ｄ２／２）、外周長Ｓである円の半径をＲ１（Ｄ１／２：Ｒ１＝Ｓ／２πで求めることができる）とし、それぞれのパイル糸１３についてＲ２／Ｒ１を計算してその平均を求めることによっても得ることができる。

異形率が１．５より小さくなると、丸断面形状に近くなり、植設されたパイル糸１３同士の一部或いは全体が互いに絡み合いにくくなる。
その結果、植毛ローラ１が被接触物に接触してニップ状態を形成したときに、変形や毛倒れしやすくなり、接触力が変化しやすい。
尚、異形率が３．０を超えた場合には、凸部の突出量が増大して、パイル糸１３同士の引っ掛かりが発生しやすくなったり、凸部が折れ曲がったりしやすくなり、安定した接触力が得られにくくなる。

図３（ａ）、（ｂ）は、複数の凸部１３ａ及び凹部１３ｂからなる異形の横断面形状を有するブラシ毛１２の断面模式図、（ｃ）は、円形断面形状を有する比較例のブラシ毛の横断面形状を示す断面模式図、図４（ａ）はパイル糸１３同士の複数の凸部１３ａと凹部１３ｂとが絡み合った状態で植設されたブラシ毛１２の変形状態、（ｂ）は円形断面形状を有する比較例のパイル糸２３０の変形状態を説明する模式図である。

本実施形態に係る植毛ローラ１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ブラシ毛１２を構成する繊維としてのパイル糸１３同士が異形率１．５以上の凹凸状の異形断面形状を有して、それぞれのパイル糸１３同士の複数の凸部１３ａと凹部１３ｂとが絡み合った状態で植設されている。すなわち、横断面における凹部１３ｂの内幅Ｗ２が凸部１３ａの外幅Ｗ１より大きく形成されて、一のパイル糸１３の凹部１３ｂに他のパイル糸１３の凸部１３ａが入り込んで絡み合った状態で植設されている。

そのために、植毛ローラ１が被接触物に接触してニップ状態を形成したときに、植設されたパイル糸同士に接触圧が分散される。また、芯材１１の円周表面に形成されたブラシ毛１２全体でそれぞれのパイル糸１３を支持し、毛倒れが抑制される。また、図４（ａ）に示すように、それぞれのパイル糸１３同士が絡み合っているために、植設されたパイル糸１３の根元（接着部ＡＤ）におけるパイル糸１３単独での動きや変形が少なくなり、毛抜けも抑制される。
尚、係る植毛ローラ１を画像形成装置に用いたときの作用効果については、後述する。

本実施形態に係る植毛ローラ１は、パイル糸１３が静電植毛方法によって植設される。静電植毛方法によれば、接着剤が塗布された芯材１１の外周面に、例えばアップダウン方式の静電植毛装置を用いてパイル糸１３を接地された芯材１１に電界の作用で飛翔させて投錨することにより植設される。
係る静電植毛方法によれば、図３（ａ）、（ｂ）に示すような断面形状を有するパイル糸１３は、その繊維長方向に揃って略平行に飛翔して投錨されることになる。その結果、投錨されたパイル糸１３は、その断面における凹部１３ｂに他のパイル糸１３の凸部１３ａが入り込んだ状態となり、パイル糸同士が絡み合った状態となる。

（１．３）パイル糸の繊維長
静電植毛されるパイル糸１３の繊維長は、通常０．５ｍｍないし３ｍｍの範囲、好ましくは０．５ないし２ｍｍの範囲である。
繊維長が０．５ｍｍを下回るとブラシ毛１２のコシが強くなり、被接触物の表面を傷つけ易く、その表面を摩耗させてしまう虞がある。繊維長が３ｍｍを越えると、静電植毛時にパイル糸１３同士が絡み合い工業的に均一な植毛が困難になることがある。

（１．４）パイル糸の繊維太さ
静電植毛されるパイル糸１３の繊維太さについては、通常０．３デニールないし６デニールの範囲、好ましくは０．５デニールないし３デニールの範囲である。
パイル糸１３の繊維太さが０．３デニールを下回ると、ブラシ毛１２自体のコシが弱く被接触物に接触してニップ状態を形成したときに、接触力が弱くなる。一方、６デニールを上回るとブラシ毛１２のコシが強くなるため、被接触物の表面を傷つけ易く、その表面を摩耗させてしまう虞がある。

（１．５）パイル糸の材質
パイル糸１３の材質としては、合成繊維、天然繊維、半合成繊維および再生繊維などが使用できる。合成繊維としては、例えば、ナイロン等のポリアミド類、ポリブチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル類、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン類、ポリビニールアルコール系、ポリ塩化ビニールやビニリデン系、ポリアクリロニトリル系、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタン、ポリフルオロエチレン、炭素繊維、ガラス繊維などが挙げられる。また、天然繊維としては、例えば、絹、綿、羊毛、麻、半合成繊維としてはアセテートなど、また再生繊維としては、レーヨン、キュプラなどが挙げられる。

（１．６）パイル糸の電気抵抗値
静電植毛されるパイル糸１３は導電繊維または半導電繊維であることが好ましい。そのために、例えば、導電性フィラーを分散させた繊維原材料を紡糸してパイル糸１３とすることができる。また、導電性フィラーを分散した結着樹脂を繊維表面に付与して導電繊維とすることもできる。
導電性フィラーとしては、アルミニウム、すず、鉄、銅などの金属粉体や金属繊維、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタンなどの金属酸化物、硫化銅や硫化亜鉛などの金属硫化物、カーボンブラックなどの炭素粉などを挙げることができる。
また、結着樹脂としては、例えばオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。

尚、パイル糸１３を植設した後、パイル糸１３表面に導電性ポリマーを付与することもできる。導電性ポリマーとしては、例えばポリピロール、ポリチオフェン、ポリキノリン、ポリフェニレン、ポリナフチレン、ポリアセチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレンや、これらモノマー誘導体の重合物などが挙げられ、これらは単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。

導電繊維あるいは半導電繊維が植設された植毛ローラ１としての抵抗値の測定は、金属平板に植毛ローラ１をその毛先が食い込むように固定し、芯材１１に電圧印加したときの金属平板との間に流れた電流値から抵抗を算出することにより行われる。
そして、植毛ローラ１として適用される画像形成装置の要請に応じて、パイル糸１３の導電性の範囲を決定することができる。

（２）植毛ローラの作用・効果
以下、本実施形態に係る植毛ローラ１の作用について画像形成装置１００を利用例に説明する。図５は、本実施形態に係る植毛ローラ１が用いられる一例としての画像形成装置１００の画像形成部を示す断面模式図である。

（２．１）画像形成装置の概略構成と動作
画像形成装置１００の画像形成部は、露光装置１１０、感光体ユニット１２０、現像装置１３０、転写装置１４０、用紙搬送装置１５０、定着装置１６０、とを備えて構成され、画像処理部（不図示）から受け取った画像情報を、用紙送り装置（不図示）から送り込まれた用紙Ｐ上にトナー画像として形成する。

感光体ユニット１２０は、露光装置１１０の下方に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する感光体ドラム１２１を備えている。感光体ドラム１２１の回転方向にそって、帯電ローラ１２２、露光装置１１０、現像装置１３０、一次転写ローラ１４２、潤滑剤塗布ローラ１２３、クリーニング装置１２４が配置されている。

現像装置１３０には、感光体ドラム１２１に対向して配置された現像ローラ１３２と、現像ハウジング１３１内のトナーを現像ローラ１３２側へ供給する供給ローラ１３３が現像ローラ１３２に接触配置され、供給ローラ１３３から現像ローラ１３２へトナーが供給される。現像ローラ１３２には、トナーの層厚を規制する層規制ブレード１３６が接触して配置されている。
現像装置１３０各々は、現像ハウジング１３１に収容される現像剤を除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

回転する感光体ドラム１２１の表面は、帯電ローラ１２２により帯電され、露光装置１１０から出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム１２１上に形成された静電潜像は現像ローラ１３２によりトナー像として現像される。

転写装置１４０は、各感光体ユニット１２０の感光体ドラム１２１にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト１４１、各感光体ユニット１２０にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト１４１に順次転写（一次転写）する一次転写ローラ１４２、中間転写ベルト１４１上に重畳して転写された各色トナー像を用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ベルト１４３とから構成されている。
二次転写ベルト１４３は、二次転写ローラ１４４と剥離ローラ１４５とによって張架され、中間転写ベルト１４１の背面側に配置されたバックアップローラ１４６と二次転写ローラ１４４とに挟持されて二次転写部（ＴＲ）を形成する。

各感光体ユニット１２０の感光体ドラム１２１に形成された各色トナー像は、所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ１４２により中間転写ベルト１４１上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。
中間転写ベルト１４１上の重畳トナー像が二次転写部ＴＲに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙送り装置から用紙Ｐが二次転写部ＴＲに供給される。そして、二次転写ベルト１４３を介して二次転写ローラ１４４と対向するバックアップローラ１４６には、所定の転写電圧が印加され、用紙Ｐに中間転写ベルト１４１上の多重トナー像が一括転写される。

感光体ドラム１２１表面の残留トナーは、クリーニング装置１２４により除去され、廃トナー収容部（不図示）に回収される。感光体ドラム１２１の表面は、帯電ローラ１２２により再帯電される。

転写装置１４０においてトナー像が転写された用紙Ｐは、トナー像が未定着の状態で用紙搬送装置１５０を経由して定着装置１６０に搬送される。定着装置１６０に搬送された用紙Ｐは、一対の定着ベルト１６１と加圧ローラ１６２により、圧着と加熱の作用でトナー像が定着される。

このように構成される画像形成装置１００の画像形成部においては、本実施形態に係る植毛ローラ１が帯電ローラ１２２、現像ローラ１３２、供給ローラ１３３、潤滑剤塗布ローラ、感光体ドラム１２１及び中間転写ベルト１４１のクリーニングローラとして利用される。
以下、本実施形態に係る植毛ローラ１の作用について説明するが、先に比較例の植毛ローラ２００の問題点について、図面を用いて説明する。
尚、比較例の植毛ローラ２００において、本実施形態の植毛ローラ１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

（２．２）比較例の植毛ローラ
図７（ａ）は、比較例の植毛ローラ２００の構成を説明するための縦断面図、図７（ｂ）は芯材２１０上にパイル糸２３０を植設したブラシ毛２２０の拡大断面模式図である。
比較例の植毛ローラ２００は、芯材２１０の円周表面に静電植毛される繊維としてのパイル糸２３０の横断面が異形率１．０ないし１．１の円形断面繊維からなる。
パイル糸２３０の繊維長、繊維太さ、電気抵抗値については本実施形態に係る植毛ローラ１におけるパイル糸１３と同一である。

係る植毛ローラ２００を被接触物の一例として、画像形成装置１００の感光体ドラム１２１に接触させて帯電ローラ１２２として用いた場合、帯電ローラ１２２としての植毛ローラ２００は、感光体ドラム１２１表面と所定の当接量でニップしながら従動回転し、外部から印加されたバイアス電圧によって感光体ドラム１２１表面を予め定められた帯電電位に帯電させる。

感光体ドラム１２１の十分な帯電性を得るには帯電ローラ１２２を感光体ドラム１２１に均一に接触させ感光体ドラム１２１表面との接触面積を確保することが条件となる。そのために、ブラシ毛２２０を形成するパイル糸２３０の繊維長は０．５ｍｍないし３ｍｍの範囲内にあって、２ｍｍ以上であることが好ましい。一方、繊維長が３ｍｍを超えて長くなると、パイル糸２３０が倒れやすく、接触力が変化して帯電不良が発生する虞がある。
また、図４（ｂ）に模式的に示すように、静電植毛されたブラシ毛２２０は、縦糸及び横糸を織り上げて得られる織布に植設されている織ブラシ毛に比較して、ブラシ毛２２０の先端部分で荷重を受けた場合にパイル糸２３０が単独で変形しやすい。
一方、パイル糸２３０の固定部分が少なく、植設されたパイル糸２３０の根元（接着部ＡＤ）におけるパイル糸２３０単独での動きや変形による毛抜けを起しやすく、画像形成装置１００の内部に混入して、画像不良を引き起こすという問題があった。

そのために、二液硬化型の接着剤あるいは耐久性に優れた溶剤系接着剤が用いられていたが、高価で作業性が悪く作業環境も悪いという問題があった。さらには、パイル糸２３０に特殊な表面処理を施し、接着性の確保が行われていた。

（２．３）帯電ローラ
本実施形態に係る植毛ローラ１は、芯材１１の円周表面に静電植毛される繊維としてのパイル糸１３の横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面繊維からなり、静電植毛されたパイル糸１３同士の少なくとも一部が互いに絡み合う状態でブラシ毛１２を形成している。

そのために、植毛ローラ１が感光体ドラム１２１に接触してニップ状態を形成したときに、植設されたパイル糸１３同士に接触圧が分散される。また、芯材１１の円周表面に形成されたブラシ毛１２全体でそれぞれのパイル糸１３を支持し、毛倒れが抑制される。また、それぞれのパイル糸１３同士が絡み合っているために、植設されたパイル糸１３の根元（接着部ＡＤ）におけるパイル糸１３単独での動きや変形が少なくなり、毛抜けも抑制される。
さらに、パイル糸１３の横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面形状であることから、接着面積を増大させ、また、凹凸部のアンカー効果によって接着強度が増大し、上述したような特別の接着剤を用いる必要がない。
その結果、製造工程が簡潔で安価に製造でき、毛倒れ及び毛抜けが抑制され、画像形成装置１００の帯電ローラ１２２として用いられたときに、安定した帯電性能が維持され、毛抜けによる画像異常の発生も抑制することができる。

（２．４）クリーニングローラ
本実施形態に係る植毛ローラ１は、画像形成装置１００におけるクリーニング装置１２４のクリーニングローラ１２５として利用される。クリーニングローラ１２５は、感光体ドラム１２１に対して接触配置され、感光体ドラム１２１表面への当接量（食い込み量）は１ｍｍとなるように調節されている。
そして、回転移動する感光体ドラム１２１表面に回転しながら接触して、感光体ドラム１２１表面に残留している未転写トナーの付着力を弱め、静電気力やブラシ毛１２のパイル糸１３表面の凸凹によってパイル糸１３に付着させる。この付着されたトナーの多くはパイル糸１３の先端がフリッカーバー１２７に衝突する際の衝撃やパイル糸１３自身の弾性力によって振り払われる。振り払われたトナーは、搬送オーガー（不図示）によって感光体ユニット１２０外に排出され、リサイクルまたは廃棄される。

本実施形態に係る植毛ローラ１は、芯材１１の円周表面に静電植毛される繊維としてのパイル糸１３の横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面繊維からなり、静電植毛されたパイル糸１３同士の少なくとも一部が互いに絡み合う状態でブラシ毛１２を形成している。
そのために、感光体ドラム１２１に接触してニップ状態を形成したときに、植設されたパイル糸同士に接触圧が分散される。また、芯材１１の円周表面に形成されたブラシ毛１２全体でそれぞれのパイル糸１３を支持し、毛倒れが抑制される。また、感光体ドラム１２１表面に残留する未転写トナーをパイル糸１３の凹凸部で効率よく捕捉することができ、その後、パイル糸１３の先端がフリッカーバー１２７に衝突する際には、衝撃による毛抜けを抑制することができる。
尚、植毛ローラ１は、同様に中間転写ベルト１４１のクリーニングローラ１４７としても利用することができる。

（２．５）供給ローラ
本実施形態に係る植毛ローラ１は、画像形成装置１００における現像装置１３０の供給ローラ１３３として利用される。供給ローラ１３３は、現像ローラ１３２に対して接触配置され、現像ローラ１３２表面への当接量（食い込み量）は０．５ｍｍないし１ｍｍとなるように調節されている。
そして、現像ローラ１３２の回転方向に対してカウンター（逆方向）回転しながらトナーを現像ローラ１３２に向かって搬送するとともに、現像ローラ１３２と弾性接触することによって現像ローラ１３２上に残留した未現像のトナーを剥離する。そのために、適度な凹凸と弾性が要求される。
尚、現像ローラ１３２は金属等の導電性芯材の周囲に、抵抗率の低い弾性体で構成された表層を形成して構成され、材質として、ゴム素材にカーボンブラックや導電性付物を配合したものや、合成樹脂に、同様の導電性付与物を配合したもの等を、表層、又は表層を構成するコート層として用いられる。

本実施形態に係る植毛ローラ１は、芯材１１の円周表面に静電植毛される繊維としてのパイル糸１３の横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面繊維からなり、静電植毛されたパイル糸１３同士の少なくとも一部が互いに絡み合う状態でブラシ毛１２を形成している。
そのために、現像ローラ１３２に接触してニップ状態を形成したときに、植設されたパイル糸同士に接触圧が分散される。また、芯材１１の円周表面に形成されたブラシ毛１２全体でそれぞれのパイル糸１３を支持し、毛倒れが抑制される。また、パイル糸１３の凹凸部でトナーを効率よく搬送することができるとともに、現像ローラ１３２上に残留した未現像のトナーを効率よく剥離することができる。

（２．６）潤滑剤塗布ローラ
本実施形態に係る植毛ローラ１は、画像形成装置１００が潤滑剤供給装置を備えている場合には、潤滑剤塗布ローラ１２３として利用される。潤滑剤塗布ローラ１２３は、感光体ドラム１２１に潤滑剤を供給して感光体ドラム１２１とクリーニングブレード１２６との摩擦を低減するとともに転写後の感光体ドラム１２１上の残存トナー量を抑制する。

潤滑剤塗布ローラ１２３としての植毛ローラ１は、固形潤滑剤１２８と当接して配置され、回転駆動することにより固形潤滑剤１２８を削り取る。削り取られた潤滑剤粉はパイル糸１３上に保持され、続いて感光体ドラム１２１上に供給・塗布され、さらにクリーニングブレード１２６で薄膜化される。
固形潤滑剤１２８は、回転駆動する植毛ローラ１に圧縮スプリング等の押圧部材で押し付けられて配置されて、植毛ローラ１には、常時一定の接触力が付与される構造となっている。そのために、長期に亘って安定した接触力の維持が求められる。

本実施形態に係る植毛ローラ１は、芯材１１の円周表面に静電植毛される繊維としてのパイル糸１３の横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面繊維からなり、静電植毛されたパイル糸１３同士の少なくとも一部が互いに絡み合う状態でブラシ毛１２を形成している。
そのために、固形潤滑剤１２８に接触してニップ状態を形成したときに、植設されたパイル糸同士に接触圧が分散される。また、芯材１１の円周表面に形成されたブラシ毛１２全体でそれぞれのパイル糸１３を支持し、毛倒れが抑制される。また、パイル糸１３の凹凸部で固形潤滑剤１２８の表面を効率よく削り取り、削り取られた潤滑剤粉を確実に保持して搬送することができる。

（２．７）現像ローラ
本実施形態に係る植毛ローラ１は、トナー供給手段により、供給されたトナーを感光体ドラム１２１へ搬送する画像形成装置１００の現像ローラ１３２として利用することができる。トナー供給手段としては、上述したように、植毛ローラ１を供給ローラ１３３として用いても良く、また、例えば、多相交流電圧が印加された電界搬送電極を用いても良い。
現像ローラ１３２は、感光体ドラム１２１に対して接触配置され、感光体ドラム１２１表面への当接量（食い込み量）は０．５ｍｍないし１ｍｍとなるように調節されている。
そして、図５中に矢印で示す方向つまり感光体ドラム１２１の回転方向と反対方向に回転駆動され、双方の対向面が互いに同方向に移動する、いわゆるウィズモード（with mode）となっている。このような構成により、現像ローラ１３２としての植毛ローラ１のブラシ毛１２が感光体ドラム１２１の表面に接触し、感光体ドラム１２１二形成された静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成する。尚、現像ローラ１３２の回転速度は感光体ドラム１２１に対して１．１ないし１．３の速度比とされている。

本実施形態に係る植毛ローラ１は、芯材１１の円周表面に静電植毛される繊維としてのパイル糸１３の横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面繊維からなり、静電植毛されたパイル糸１３同士の少なくとも一部が互いに絡み合う状態でブラシ毛１２を形成している。
そのために、感光体ドラム１２１に接触してニップ状態を形成したときに、植設されたパイル糸同士に接触圧が分散される。また、芯材１１の円周表面に形成されたブラシ毛１２全体でそれぞれのパイル糸１３を支持し、毛倒れが抑制される。尚、現像ローラ１３２と感光体ドラム１２１とが対向した現像領域の上流側で供給され帯電されたトナーをパイル糸１３の凹凸部で効率よく搬送することができる。

「第２実施形態」
本実施形態に係る植毛ローラ１０は、基本構成は第１実施形態に係る植毛ローラ１と同様であり、芯材１１の外周表面に弾性体２２が形成されている点で異なっている。
以下、本実施形態に係る植毛ローラ１０について図６を用いて説明するが、第１実施形態に係る植毛ローラ１と共通の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

（１）植毛ローラの構成
図６（ａ）は本実施形態に係る植毛ローラ１０の構成を説明するための縦断面図、（ｂ）は弾性体２２上にパイル糸１３を植設したブラシ毛１２の拡大断面模式図である。
植毛ローラ１０は、芯材１１、芯材１１の外周表面に形成された弾性体２２、弾性体２２の円周表面に静電植毛されたブラシ毛１２によって構成されている。
（１．１）弾性体の構成
弾性体２２は、芯材１１の外周表面にパイル糸１３の繊維長の２倍以上の厚みで形成されている。具体的には植設されるパイル糸の繊維長が０．５ｍｍないし３ｍｍの範囲である場合、弾性体２２の厚みは１ｍｍないし６ｍｍ以上に形成される。
そして、弾性体２２として２５％圧縮荷重（Ｃ２５）が２×１０^４Ｐａ以下に調整される。
尚、弾性体２２の２５％圧縮荷重（Ｃ２５）は、弾性体２２の肉厚の２５％相当分の距離を、例えば直径Ｄ（ｃｍ）の丸棒を用いて、一定速度で圧縮したときの力をＦａとしたとき、Ｃ２５＝Ｆａ／［π×（Ｄ／２）^２］で求められる。

（１．２）弾性体の材質
弾性体２２に用いる材料としては、ゴム、エラストマ等が使用可能であり、例えばゴム、エラストマとしては、天然ゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム等を１種類または２種類以上使用できる。
また、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム等を１種類または２種類以上使用できる。

弾性体２２は、導電剤を分散させて導電性としてもよい。導電剤には、例えばアルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀などの金属系の粉体や繊維、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタン、硫化銅、硫化亜鉛などの金属化合物粉、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボン、ピッチ系カーボンなどのカーボン粉があり、これらを単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。

これらの弾性材料は、必要に応じ発泡剤を用いて適当なセル径に発泡させて、弾性体２２を発泡体として２５％圧縮荷重（Ｃ２５）が２×１０^４Ｐａ以下に調整されてもよい。
弾性体２２の硬度は低いほうが望ましく、植毛ローラ１０が被接触物に接触してニップ状態を形成したときに、芯材１１とブラシ毛１２との間に形成された弾性体２２が圧縮変形することで、植設されたパイル糸１３への接触圧が低減されパイル糸１３の変形が抑制される。

また、弾性体２２は、ゲル状弾性体であってもよい。ゲル状弾性体の材料としては、具体的には、シリコーンゲル、ウレタンゲル、ポリスチレンゲル、ポリエステルゲル、酢酸ビニル共重合体ゲル、ポリ塩化ビニルゲル、ネオプレンゲル等を含む組成物を挙げることができる。これらのうち、加工性に優れ、硬化反応に伴う副生成物の発生がなく寸法安定性が良好である、硬化後の物性が安定している等の理由から、付加反応型シリコーンゲル組成物が特に好ましい。

（２）植毛ローラの作用・効果
植毛ローラ１０は、芯材１１、芯材１１の外周表面に形成された弾性体２２、弾性体２２の円周表面に静電植毛されたブラシ毛１２によって構成されている。弾性体２２は、芯材１１の外周表面にパイル糸１３の繊維長の２倍以上の厚みで形成され、２５％圧縮荷重が２×１０^４Ｐａ以下に調整される。
ブラシ毛１２を構成するパイル糸１３は、横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面繊維からなり、パイル糸１３同士の少なくとも一部が互いに絡み合う状態でブラシ毛１２を形成している。

そのために、植毛ローラ１０が被接触物に接触してニップ状態を形成したときに、植設されたパイル糸１３同士に接触圧が分散される。また、芯材１１の円周表面に形成されたブラシ毛１２全体でそれぞれのパイル糸１３を支持し、毛倒れが抑制される。
さらに、芯材１１とブラシ毛１２との間に形成された弾性体２２が圧縮変形することで、植設されたパイル糸１３への接触圧が低減されパイル糸１３の変形が抑制されるために、毛倒れや毛抜けがより抑制される。

係る植毛ローラ１０は、上述した画像形成装置１００の画像形成部において、帯電ローラ１２２、現像ローラ１３２、供給ローラ１３３、潤滑剤塗布ローラ１２３、感光体ドラム１２１のクリーニングローラ１２５及び中間転写ベルト１４１のクリーニングローラ１４７として利用可能である。

帯電ローラ１２２として用いられた場合には、感光体ドラム１２１と接触した際に芯材１１とブラシ毛１２との間に形成された弾性体２２が圧縮変形することで、植設されたパイル糸１３への接触圧が低減されパイル糸１３の変形が抑制される。そのために、より低荷重で安定したニップ状態が得られ、安定した帯電性能が維持され、毛抜けによる画像異常の発生も抑制することができる。また、感光体ドラム１２１表面の磨耗がより少なくなり、感光体ユニットの長寿命化に効果がある。
クリーニングローラ１２５、１４７として用いられた場合には、パイル糸１３に働く衝撃力を芯材１１とブラシ毛１２との間に形成された弾性体２２で吸収するために、衝撃による毛抜けを抑制することができる。

同様に現像ローラ１３２及び供給ローラ１３３として用いられた場合には、被接触部材と接触した際に芯材１１とブラシ毛１２との間に形成された弾性体２２が圧縮変形することで、植設されたパイル糸１３への接触圧が低減されパイル糸１３の変形が抑制される。
そのために、現像ローラ１３２が感光体ドラム１２１とのニップ部で接触した場合に、感光体ドラム１２１表面の摩耗を抑制しながら接触面積を広く確保して、現像効率を向上させることができる。
供給ローラ１３３が現像ローラ１３２に接触してニップ状態を形成したときに、芯材１１とブラシ毛１２との間に形成された弾性体２２が圧縮変形することで、植設されたパイル糸１３への接触圧が低減されパイル糸１３の変形が抑制される。そのために、パイル糸１３の凹凸部でトナーを効率よく搬送することができるとともに、接触面積を広く確保して現像ローラ１３２上に残留した未現像のトナーを効率よく剥離することができる。

潤滑剤塗布ローラ１２３として用いられた場合には、固形潤滑剤１２８に接触してニップ状態を形成したときに、芯材１１とブラシ毛１２との間に形成された弾性体２２が圧縮変形することで、植設されたパイル糸１３への接触圧が低減されパイル糸１３の変形が抑制される。そのためにパイル糸１３の凹凸部で固形潤滑剤１２８の表面を効率よく削り取り、削り取られた潤滑剤粉を確実に保持して搬送することができる。

以上、本発明に係る実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行うことが可能である。

１、１０、２００・・・植毛ローラ
１１、２１０・・・芯材
１２、２２０・・・ブラシ毛
１３、２３０・・・パイル糸
２２・・・弾性体
１００・・・画像形成装置
１１０・・・露光装置
１２０・・・感光体ユニット
１２１・・・感光体ドラム
１２２・・・帯電ローラ
１２３・・・潤滑剤塗布ローラ
１２５、１４７・・・クリーニングローラ
１２６・・・クリーニングブレード
１２７・・・フリッカーバー
１２８・・・固形潤滑剤
１３０・・・現像装置
１３１・・・現像ハウジング
１３２・・・現像ローラ
１３３・・・供給ローラ
１４０・・・転写装置
１４１・・・中間転写ベルト
１４２・・・一次転写ローラ
１４３・・・二次転写ベルト
１４４・・・二次転写ローラ

Claims

横断面が異形率１．５以上の凹凸を有する異形断面形状の繊維が芯材の外周表面に静電植毛され、静電植毛された前記繊維同士の少なくとも一部が互いに絡み合う状態で植設された、
ことを特徴とする植毛ローラ。
前記繊維の横断面における凹部の内幅が凸部の外幅より大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の植毛ローラ
前記芯材と前記繊維の間に弾性体を備え、前記弾性体の厚みが前記繊維長の２倍以上で、かつ前記弾性体の２５％圧縮荷重が２×１０^４Ｐａ以下である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の植毛ローラ。
前記弾性体が、発泡体またはゲル状体である、
ことを特徴とする請求項３に記載の植毛ローラ。
前記繊維長が、０．５ｍｍないし３ｍｍの範囲である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の植毛ローラ。
前記繊維太さが、０．３デニールないし６デニールの範囲である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の植毛ローラ。
前記繊維が、導電性または半導電性である、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の植毛ローラ。